RU2086430C1

RU2086430C1 - Automobile variable-speed drive

Info

Publication number: RU2086430C1
Application number: RU95119112A
Authority: RU
Inventors: Марк Петрович Бубнов
Original assignee: Марк Петрович Бубнов
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: transport engineering; variable-speed drives. SUBSTANCE: V-belt variable speed drive provides automatic change of transmission gear ratio depending on engine speed and resistance to vehicle movement, smooth moving off from halt, automatic change of operating diameters of driving and driven pulleys by means of centrifugal governor and load dog clutch if road conditions change. Novelty, as compared with prototype, is use of two-belt drive instead of single-belt drive and transmission of forces through reverse-reduction gear en-block with final drive on wheelhouse splash shields which leaves large space in engine compartment for installation of additional equipment such as air conditioner, cooler, etc. Novelty is also use of shock absorber for transmission of torque from final drive to driving wheels without modification of standard suspension. EFFECT: simplified control of automobile. 10 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано как транспортное средство для широкого использования начинающими автолюбителями, пожилыми людьми и инвалидами вследствие простоты управления. The invention relates to a transport mechanical engineering and can be used as a vehicle for widespread use by novice car enthusiasts, the elderly and disabled due to ease of management.

Известны автомобили с подобным устройством, а именно, с клиноременным вариатором. Фирма "ДАФ" в течение десятков лет применяла на легковых автомобилях клиноременные передачи, а затем на "Вольно 343". Cars with a similar device are known, namely, with a V-belt variator. The company "DAF" for decades used V-belt drives on passenger cars, and then on "Freely 343".

В последние годы появилась новая разновидность клиноременной передачи. Ремень в ней -набранный из стальных трапециевидных звеньев. Он позволяет /по зарубежным данным/ получить КПД свыше 0,90 и намного долговечнее обычного ремня. С 1984 г. такой передачей снабжены легковые автомобили " ФИАТ-УHО-70". Во Франции выпускаются автомобили особо малого класса с клиноременными передачами с приводом на передние колеса. Ведущие фирмы: "Жано", "Лижье", "Эрад", "Маден", "Дюпор" и др. В нашей стране известен самодельный автомобиль В.С.Миронова авт.св. N 937839, кл. Г 16 H 9/00, 1980, в котором клиноременный вариатор расположен сзади с приводом на задние колеса. Эти данные взяты из журналов: "ТМ" N 6,1970; N 8 1983," За рулем" N 6, 1986, N 8 1991. In recent years, a new kind of V-belt transmission has appeared. The belt in it is gathered from steel trapezoidal links. It allows / according to foreign data / to obtain an efficiency of more than 0.90 and is much more durable than a conventional belt. Since 1984, FIAT-UHO-70 cars have been equipped with such a transfer. In France, cars of a particularly small class with V-belt drives with front-wheel drive are produced. Leading firms: "Janot", "Lizhier", "Erad", "Maden", "Duport" and others. In our country, the home-made car of V.S. Mironov autosv. N 937839, class G 16 H 9/00, 1980, in which the V-belt variator is located at the rear with rear-wheel drive. These data are taken from the magazines: "TM" N 6.19970; N 8 1983, "At the wheel" N 6, 1986, N 8 1991.

Зарубежные варианты сложнейшая комбинация вакуумных камер, гидровакуумных насосов, сервомоторов и понижающих редукторов. Большей простотой отличается вариатор В.С.Миронова. За прототип принят автором автомобиль французской фирмы "Лижье-7" с клиноременным вариатором и двигателем 5,4 л.с. Автомобиль этого класса не может двигаться на магистралях, так как обладает малой скоростью. Вариатор имеет один ремень, это делает его недостаточно надежным. Эти недостатки не позволяют широко использовать его в больших гоpодах, что сужает круг покупателей. Одновременный вариатор установлен на отечественном снегоходе "Браун". Foreign options are the most complicated combination of vacuum chambers, hydraulic pumps, servomotors and reduction gears. Variator V.S. Mironova is distinguished by greater simplicity. For the prototype, the author adopted the car of the French company Lizier-7 with a V-belt variator and a 5.4 hp engine. A car of this class cannot move on highways, as it has low speed. The variator has one belt, this makes it not reliable enough. These shortcomings do not allow its widespread use in large cities, which narrows the circle of customers. The simultaneous variator is mounted on the domestic Brown snowmobile.

Известен бесступенчатый привод автомобиля, содержащий два клиноременных ваpиатоpа, два редуктора, каждые из которых установлены на отдельных валах, каждый ведомый шкив клиноременной передачи кинематически связан с редуктором, связанным кинематически с валом колеса, а ведущие шкивы клиноременной передачи установлены на едином валу / Ю. Мацкерле "Автомобиль сегодня и завтра", М. Машиностроение. 1980, с.265/. A stepless drive of a car is known, comprising two V-belt drives, two gearboxes, each of which are mounted on separate shafts, each driven V-belt drive pulley is kinematically connected to the gearbox kinematically connected to the wheel shaft, and the V-belt drive pulleys are mounted on a single shaft / Y. Matskerle "A car today and tomorrow," M. Mechanical Engineering. 1980, p. 265 /.

Задачей данного решения является простота управления и снижения стоимости при простоте обслуживания и надежности. The objective of this solution is ease of management and cost reduction with ease of maintenance and reliability.

На фиг. 1 приведен общий вид привода сверху; на фиг. 2 общий вид привода спереди; на фиг. 3 общий вид привода спереди без вала двигателя; на фиг. 4 общий вид привода сбоку; на фиг. 5 сечение А-А на фиг.1; на фиг. 6 сечение Б-Б на фиг.4; на фиг. 7 сечение В-В на фиг.1; на фиг. 8 сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 9 вариант привода с рычажной подвеской; на фиг. 10 - вариант привода с рычажной подвеской в разрезе. In FIG. 1 shows a top view of the drive; in FIG. 2 general view of the front drive; in FIG. 3 front view of the drive without an engine shaft; in FIG. 4 general view of the drive from the side; in FIG. 5 section AA in figure 1; in FIG. 6 section BB in figure 4; in FIG. 7 section BB in figure 1; in FIG. 8 section GG in FIG. one; in FIG. 9 version of the drive with link suspension; in FIG. 10 is a sectional view of an actuator with link suspension.

Бесступенчатый привод клиноременный вариатор с реверс-редуктором передает крутящий момент от двигателя к коробке реверса, обеспечивает автоматическое бесступенчатое изменение рабочих диаметров ведущего и ведомого шкивов с помощью центробежного регулятора при изменении оборотов двигателя и кулачковой нагрузочной муфты при изменении дорожных условий /например, движение на подъем/. The stepless drive V-belt variator with a reverse gear transmits torque from the engine to the reverse gearbox, provides automatic stepless change of the working diameters of the drive and driven pulleys with the help of a centrifugal governor when the engine speed and cam load clutch change when the road conditions change / for example, uphill movement / .

К основным частям вариатора относятся ведущий шкив 1 с центробежным регулятором 2, установленным на валу двигателя, ведомый шкив 3 с нагрузочной кулачковой муфтой 4 на приводном валу коробки реверса 5 и клиновой кордшнуровой ремень 6. The main parts of the variator include a drive pulley 1 with a centrifugal regulator 2 mounted on the motor shaft, a driven pulley 3 with a load cam clutch 4 on the drive shaft of the reverse gearbox 5 and a V-belt cord 6.

Ведущий шкив состоит из неподвижного конуса 7 на шпонке 8 подшипника 9 возвратной пружины 10, подвижного конуса 11 и центробежного регулятора 2. Оба конуса подвижный и неподвижный алюминиевые со стальным валиком и втулкой, изготовленные как одно целое. The driving pulley consists of a fixed cone 7 on the key 8 of the bearing 9 of the return spring 10, a movable cone 11 and a centrifugal regulator 2. Both cones are movable and fixed aluminum with a steel roller and sleeve, made as a whole.

Центробежный регулятор состоит из стальной крестовины 12, установленных на осях четырех грузиков 13 и защитного кожуха 14. The centrifugal regulator consists of a steel crosspiece 12 mounted on the axes of four weights 13 and a protective casing 14.

Крепление крестовины к валику неподвижного конуса осуществляется болтом 15 шпонкой 16. Fastening of the cross to the roller of the fixed cone is carried out by a bolt 15 with a key 16.

Ведомый шкив состоит из неподвижного конуса 17 подвижного конуса 18 возвратной пружины 10 и кулачковой муфты 4 на шпонке 16. Полумуфта имеет кулачки с винтовой поверхностью, которые при работе вариатора скользят по винтовым выступам подвижного конуса. Пружина размещена между полумуфтой и подвижным конусом, имеет предварительное поджатие и закрутку на 120^o. Разрезное кольцо 19, закрепленное в вытачке вала, служит ограничителем движения подвижного конуса и упором для неподвижного конуса, закрепленного на валу с помощью шпонки 16 и болта 15.The driven pulley consists of a fixed cone 17 of the movable cone 18 of the return spring 10 and a cam clutch 4 on the key 16. The half clutch has cams with a helical surface that, when the variator is in operation, slide along the screw protrusions of the movable cone. The spring is placed between the coupling half and the movable cone, has a preliminary preload and a twist of 120 ^o . The split ring 19, mounted in the shaft bore, serves as a limiter for the movement of the movable cone and an emphasis for the fixed cone fixed to the shaft with the help of a key 16 and a bolt 15.

При неработающем двигателе вариаторный ремень свободно лежит на малом диаметре ведущего шкива, на ведомом шкиве он находится на максимальном диаметре и зажат между конусами пружиной. В неподжатом состоянии ремень находится на оборотах холостого хода, так как центробежных сил недостаточно для преодоления предварительного усилия сжатия пружины на валу ведущего шкива. Автомобиль придет в движение при увеличении оборотов двигателя и за счет уменьшения передаточного отношения вследствие перехода ремня на ведущем шкиве на большие рабочие диаметры. После выхода двигателя на заданный режим работы моменты движущих сил и сил сопротивления выравниваются и автомобиль движется с постоянной скоростью. При изменении дорожных условий при неизменном положении дросселя карбюратора передаточное отношение вариатора автоматически меняется, что вызывает изменение скорости движения. Уменьшение или увеличение подачи топливной смеси в двигатель при одинаковых дорожных условиях изменяет автоматически передаточное отношение, а, следовательно, и скорость движения. Реверс-редуктор состоит из вала, на шлицах которого сидит кулачковая муфта 20. Муфта имеет три фиксированных положения: передний ход, нейтраль, задний ход с помощью шарикового фиксатора. При включении кулачковой муфты через шестерни 21, свободно сидящие на валу редуктора, усилие передается на вертикальный вал через шестерню 22 и далее через карданный шарнир 23 на шток 24, который через шлицы связан с корпусом амортизатора 25, имеющим в нижнем торце вал, связанный через шестерни 26 с редуктором 27. Шестерня 28 через шлицы соединена карданным шарниром со ступицей ведущего колеса. Карданный шарнир необходим для установки развала колес, так как это сделано на автомобиле "Ока" с помощью двух болтов на поворотном кулаке 29 и корпусе стойки подвески 30. Подвеска осуществляется с помощью рычага 31. When the engine is idle, the variator belt lies freely on the small diameter of the drive pulley, on the driven pulley it is at the maximum diameter and is sandwiched between the cones by a spring. In an uncompressed state, the belt is at idle speed, since centrifugal forces are insufficient to overcome the preliminary compression force of the spring on the drive pulley shaft. The car will set in motion with an increase in engine speed and by reducing the gear ratio due to the transition of the belt on the drive pulley to large working diameters. After the engine reaches the specified operating mode, the moments of the driving forces and resistance forces are aligned and the car moves at a constant speed. When road conditions change with the carburetor throttle unchanged, the gear ratio of the variator automatically changes, which causes a change in speed. Reducing or increasing the supply of the fuel mixture to the engine under the same road conditions automatically changes the gear ratio, and, consequently, the speed of movement. The reverse gearbox consists of a shaft, on the splines of which a cam clutch sits 20. The clutch has three fixed positions: forward, neutral, reverse with a ball lock. When the cam clutch is turned on via gears 21, which are freely sitting on the gearbox shaft, the force is transmitted to the vertical shaft through gear 22 and then through the cardan joint 23 to the rod 24, which is connected via slots to the shock absorber housing 25, which has a shaft connected through gears in the lower end 26 with gear 27. Gear 28 through the slots is connected by a cardan joint to the hub of the drive wheel. A cardan joint is required to install the camber, as this is done on an Oka car using two bolts on the steering knuckle 29 and the suspension strut housing 30. The suspension is carried out using the lever 31.

Включение двух реверс-редукторов осуществляется синхронно с помощью тяг и рычагов реверса 32. Замена ремня 6 осуществляется снятием неподвижного ведомого диска 3, для этого необходимо вывернуть болт 15, что значительно проще и быстрее, чем замена запасного колеса. The inclusion of two reverse gearboxes is carried out synchronously using rods and reverse levers 32. Replacing the belt 6 is carried out by removing the fixed driven disk 3, for this it is necessary to unscrew the bolt 15, which is much simpler and faster than replacing the spare wheel.

В варианте, представленном на фиг. 9 и 10, применена обычная рычажная подвеска типа "Волга", "Жигули" и в подробном описании не нуждается. In the embodiment of FIG. 9 and 10, the usual lever suspension of the Volga, Zhiguli type was used and does not need a detailed description.

Техническое решение позволяет значительно упростить управление автомобилем, так как исключается такая сложная операция, как переключение скоростей и, как следствие, снижение аварийности. Кроме того, снижение стоимости автомобиля, так как вариатор значительно дешевле и проще в изготовлении, чем коробка передач, сцепление и дифференциал, которые не нужны в этом устройстве. Детали вариатора в основном изготавливаются из алюминиевого сплава с минимальной механической обработкой и большой повторяемостью. Все узлы этого устройства просты и их ремонт доступен владельцу автомобиля, не прибегая к помощи сервиса. The technical solution can significantly simplify driving, as it eliminates such a complex operation as switching speeds and, as a result, reducing the accident rate. In addition, reducing the cost of the car, as the variator is much cheaper and easier to manufacture than the gearbox, clutch and differential, which are not needed in this device. The parts of the variator are mainly made of aluminum alloy with minimal machining and high repeatability. All components of this device are simple and their repair is available to the car owner without resorting to the help of the service.

Управление автомобилем осуществляется с помощью руля ножной педали тормоза 33, ножной педали газа 34, рычага реверса 32. В случае управления инвалидом с одной правой ногой не требуется переделок. В этом случае автомобилем может пользоваться любой член семьи. Перестановка педали газа на левую сторону в случае отсутствия правой ноги. При отсутствии одной руки на руль ставится рукоятка. The car is controlled by the steering wheel of the foot brake pedal 33, foot gas pedal 34, and the reverse lever 32. In the case of control of a disabled person with one right foot, no alteration is required. In this case, any family member can use the car. Rearrange the gas pedal to the left side in the absence of the right leg. In the absence of one hand, a handle is placed on the steering wheel.

В случае, когда инвалид не может действовать двумя ногами, рычаг газа крепится на руль, а тормоза приводятся в действие рукой. Благодаря этому решению освобождается значительное пространство в моторном отсеке, которое можно использовать для установки, например, кондиционера или холодильника. In the case when the disabled person cannot act with two legs, the throttle lever is attached to the steering wheel, and the brakes are put into action by hand. Thanks to this solution, significant space is freed up in the engine compartment, which can be used to install, for example, an air conditioner or a refrigerator.

Таким образом, автомобиль с клиноременной передачей является удобным, надежным и дешевым средством передвижения для широкого круга людей, в том числе, инвалидов. Thus, a car with V-belt drive is a convenient, reliable and cheap means of transportation for a wide range of people, including people with disabilities.

Claims

A stepless drive of a car, containing two V-belt variators and two gearboxes, each of which is mounted on separate shafts, each driven V-belt pulley is kinematically connected to the gearbox kinematically connected to the wheel shaft, and the V-belt drive pulleys are mounted on a single shaft, characterized in that the driven pulley of the V-belt drive is connected to the gearbox shaft by means of a load clutch, and the kinematic connection of the wheel with the gearbox is made by means of the gear gear through the cardan d shaft on the damper shaft and bevel gear wheels, and a single shaft is the motor shaft.